DE3121787A1 - Drying method and device - Google Patents
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Description
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GENERAL ELECTRIC COMPANYGENERAL ELECTRIC COMPANY
1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Einrichtung zum Trocknen, und zwar insbesondere ein Trocknungsverfahren und eine Trocknungseinrichtung, in denen ein Trocknungsströmungsmittel entfeuchtet und umgewälzt wird.The invention relates generally to a method and a device for drying, and in particular to a drying method and a drying device in which a drying fluid dehumidifies and is circulated.
In· den meisten Trocknungsverfahren wird eine flüchtige Flüssigkeit aus einem interessierenden Gegenstand dadurch ausgetrieben, daß man dem Gegenstand zum Verdampfen der Flüssigkeit genügend Wärme zuführt. Diese Wärme wird oft mittels eines Trocknungsströmungsmittels, wie beispielsweise mittels heißer Luft, zugeführt, das in Kontakt mit dem Gegenstand in einer Trocknungskammer zirkuliert wird. Die erhaltene verdampfte Flüssigkeit wird dem Trocknungsströmungsmittel zugemischt und aus der Trocknungskammer abgesogen. Aus Gründen einer einfachen Ausbildung wie auch wegen der früher niedrigen Energiekosten wurde die ausströmende Mischung von Trocknungsströmungsmittel und Dampf typischerweise einfach an die Atmosphäre abgeführt. Ein Haushalts-Wäschetrockner ist ein Beispiel für diese Art der Trocknung. Jedoch wird in dieser Art der Trocknung die Verdampfungswärme, die dem System zugeführt wird, unökonomisch verwendet.In most drying processes, a volatile Liquid expelled from an object of interest by allowing the object to evaporate Supplies sufficient heat to the liquid. This heat is often applied by means of a drying fluid such as by means of hot air, which is circulated in contact with the object in a drying chamber. The resulting vaporized liquid is admixed with the drying fluid and out of the drying chamber sucked off. For reasons of simple training as well as the earlier low energy costs, the The effluent mixture of drying fluid and steam is typically simply vented to the atmosphere. A household tumble dryer is an example of this type of drying. However, this type of drying is used the heat of vaporization that is added to the system, used uneconomically.
Im einzelnen ist zu sagen, daß die meiste Verdampfungswärme, die einem Trocknungsprozeß zugeführt wird, als latenteIn particular, it should be said that most of the heat of evaporation which is supplied to a drying process, as latent
Wärme durch Kondensieren der verdampften Flüssigkeit, bevor diese aus dem System abgeblasen wird, wiedergewonnen werden kann. In gewissen Anwendungsfällen, wie beispielsweise beim Trocknen von Holz, wurde die Verwendung einer Dampfkompressionswärmepumpe in einem Trocknungsprozeß vorgeschlagen, um die Wiedergewinnung der verfügbaren latenten Wärme zu ermöglichen. In einem solchen System wird latente Wärme von einem verdampften Strömungsmittel, das von einer Trocknungskammer abgeführt worden ist, durch Kondensation in einem Wärmepumpenverdampfer zurückgewonnen. Die ^ zurückgewonnene latente Wärme wird dann im Wärmepumpenkondensor an Trocknungsströmungsmittel abgegeben, das in die Trocknungskammer eintritt.Heat by condensing the evaporated liquid before this is blown out of the system can be recovered. In certain use cases, such as when drying wood, the use of a vapor compression heat pump in a drying process has been suggested to allow the available latent heat to be recovered. In such a system becomes latent Heat from a vaporized fluid that has been removed from a drying chamber by condensation recovered in a heat pump evaporator. The ^ recovered latent heat is then used in the heat pump condenser delivered to drying fluid that is fed into the Enters drying chamber.
Obwohl Trocknungsverfahren mit ■ Although drying process with ■
Wärmepumpen die Wiedergewinnung von latenter Wärme ermöglichen, ist die Anwendung solcher Verfahren im Umfang effektiv beschränkt. Zum Beispiel machen die hohen Kapitalkosten, die mit wärmepumpengekoppelten Trocknungseinrichtungen verbunden sind, letzter.e für viele Anwendungsfälle unannehmbar. Entsprechend sind wärmepumpengekoppelte Trockner oft anfällig für eine Wärmeaustauscherverschmutzung, wie in gewissen Anwendungsfällen des Trocknens von Kleidungsstücken.Such methods are used to enable heat pumps to recover latent heat effectively limited in scope. For example, the high capital costs associated with heat pump coupled drying facilities are connected, the latter unacceptable for many applications. Heat pump-coupled ones are accordingly Dryers are often prone to heat exchanger fouling, as in certain drying applications of clothing.
Demgemäß sollen mit der vorliegenden Erfindung ein neues und verbessertes Verfahren und eine neue und verbesserte Einrichtung zum Trocknen zur Verfügung gestellt werden.Accordingly, the present invention aims to provide a new and there is provided an improved method and new and improved apparatus for drying.
Außerdem sollen mit der vorliegenden Erfindung ein neues und verbessertes Verfahren und eine neue und verbesserte Einrichtung zum Trocknen zur Verfügung gestellt werden, in denen latente Verdampfungswärme wirksam wiedergewonnen wird.In addition, with the present invention, a new and improved method and new and improved apparatus for drying are provided in US Pat which latent heat of vaporization is effectively recovered.
Schließlich sollen mit der vorliegenden Erfindung ein wirk-Finally, with the present invention, an effective
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sames Trocknungsverfahren und eine wirksame Trocknungseinrichtung zur Verfügung gestellt werden, die niedrige Kosten haben und unter niedrigen Kosten betreibbar sind, und bei denen die Notwendigkeit von Wärmeaustauschern vermieden wird und die außerdem einem weiten Bereich von Anwendungen anpaßbar sind.The same drying process and an effective drying facility which are low cost and operable at low cost, and at which avoid the need for heat exchangers and which also have a wide range of applications are customizable.
Kurz zusammengefaßt werden die vorstehenden sowie weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung mit einem Trocknungsverfahren erzielt, in dem Flüssigkeit kontinuierlich als Dampf von einem Gegenstand extrahiert wird, indem der Gegenstand in einer Trocknungskammer mit einem Trocknungsströmungsmittel in Kontakt gebracht wird, das der Kammer bei einer Temperatur zugeführt wird, die oberhalb der Flüssigkeitsverdampfungstemperatur liegt. Der extrahierte Dampf wird in einer ausströmenden Mischung mit dem zugeführten Trocknungsströmungsmittel aus der Kammer entfernt. Das ausströmende Trocknungsströmungsmittel wird dann im Kreislauf zur Trocknungskammer zurückgeführt, indem die ausströmende Mischung zunächst genügend beschleunigt wird, derart, daß die Kondensation von wenigstens einem Teil des extrahierten Dampfs bewirkt wird. Der kondensierte Dampf wird dann aus der ausströmenden Mischung in einer Flüssigkeitsextraktionseinrichtung entfernt, und die erhaltene ausströmende Mischung wird einem Kompressor zugeführt, in dem die Temperatur und der Druck dieser Mischung erhöht wird, bevor sie zur Trocknungskammer zurückgeführt wird. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die nachstehend beschrieben sind, wird ein Teil der ausströmenden Mischung, die aus der Trocknungskammer entfernt worden ist, aus dem Prozeß abgeführt, bevor die übrige ausströmende Mischung beschleunigt wird. Entsprechend können eine Menge an Ersatz- bzw. Frischtrocknungsströmungsmittel und zusätzliche Wärme zu dem im Kreislauf zurückgeführten Trocknungsströmungsmittel· während der Rückführung des StrömungsmittelsBriefly summarized are the foregoing and other advantages and features of the invention with a drying process achieved in which liquid is continuously extracted as vapor from an object by the object is brought into contact in a drying chamber with a drying fluid that is added to the chamber is supplied to a temperature which is above the liquid evaporation temperature lies. The extracted steam is in an effluent mixture with the supplied Removed drying fluid from the chamber. The outflowing Drying fluid is then recirculated to the drying chamber by removing the effluent Mixture is first accelerated enough so that the condensation of at least a portion of the extracted Steam is effected. The condensed vapor is then removed from the effluent mixture in a liquid extractor removed, and the resulting effluent mixture is fed to a compressor in which the The temperature and pressure of this mixture is increased before it is returned to the drying chamber. In embodiments the present invention, which are described below, is a portion of the effluent mixture, which has been removed from the drying chamber is discharged from the process before the remaining mixture flowing out is accelerated. Accordingly, an amount of replacement or fresh drying fluid and additional Heat to the recirculated drying fluid during the recycle of the fluid
zur Trocknungskammer hinzugefügt werden. Außerdem wird eine Einrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens beschrieben.can be added to the drying chamber. A device for carrying out this method is also described.
Zum besseren Verständnis der Erfindung sei diese nachfolgend anhand einer besonders bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Figur näher, erläutert, die eine schematische Darstellung einer exemplarischen bzw. besonders bevorzugten Einrichtung zum Trocknen von Kleidungsstücken zeigt, welche gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.For a better understanding of the invention, this is the following based on a particularly preferred embodiment below Referring to the figure, explained in more detail, which is a schematic representation of an exemplary or particularly shows preferred device for drying clothes, which according to an embodiment of the present Invention is constructed.
Eine Trocknungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung-, wie sie in der Figur beispielsweise für den Anwendungsfall des Trocknens von Kleidungsstücken dargestellt ist, weist eine Trocknungskammer 1 auf, die mit einem erhitzten Trocknungsströmungsmittel, wie beispielsweise Luft, durch einen Einlaß 2 gespeist wird. In einem Trocknungsprozeß wird eine ausströmende Mischung von Trocknungsströmungsmittel und verdampfter Flüssigkeit durch einen Auslaß 3 aus der Trocknungskammer abgezogen. Die ausströmende Mischung wird in einem Umlaufprozeß, bevor sie durch den Einlaß 2 in die Trocknungskammer 1 zurückgeführt wird, entfeuchtet, erhitzt und unter Druck gesetzt.A drying device according to the present invention, as shown in the figure, for example, for the application of the Drying clothes is shown, has a drying chamber 1, which is provided with a heated drying fluid, such as air, is fed through an inlet 2. In a drying process, a outflowing mixture of drying fluid and evaporated liquid withdrawn through an outlet 3 from the drying chamber. The outflowing mixture is in a circulation process before they pass through the inlet 2 into the Drying chamber 1 is returned, dehumidified, heated and pressurized.
Die hier dargestellte Trocknungskammer 1 weist einen äußeren Aufbau 4 auf, der so ausgebildet ist, daß er Trocknungsströmungsmittel zu den zu trocknenden Gegenständen, wie beispielsweise zu den bei 5 dargestellten Kleidungsstücken, leitet. Um die Verwendung des Trocknungsströmungsmittels zu optimieren, ist der äußere Aufbau 4 vorzugsweise so aufgebaut, daß er während des Betriebs der Einrichtung im wesentlichen dicht ist. Wie dargestellt, sind die Kleidungsstücke 5 in einer mit Löchern versehenen drehbaren Trommel 6 enthalten, die für die meisten konventionellen Trocknungseinrichtungen für Kleidungsstücke typisch ist und dahinge- The drying chamber 1 shown here has an outer structure 4 which is designed to have drying fluid the items to be dried, such as the items of clothing shown at 5, directs. In order to optimize the use of the drying fluid, the outer structure 4 is preferred constructed so that it is substantially sealed during operation of the device. As shown are the garments 5 contained in a foraminous rotatable drum 6 which is typical of most conventional clothes drying devices and is therefore
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hend wirkt, daß sie das Erhitzen der Kleidungsstücke durch das Trocknungsströmungsmittel erleichtert. Der Auslaß 3 ist durch den äußeren Aufbau 4 hindurch angeordnet, so daß er das Entfernen der ausströmenden Mischung von Trocknungsströmungsmittel und verdampfter Flüssigkeit aus der Trocknungskammer 1 ermöglicht.tends to facilitate the heating of the garments by the drying fluid. The outlet 3 is positioned through the outer structure 4 so as to facilitate the removal of the effluent mixture of drying fluid and evaporated liquid from the drying chamber 1 allows.
Es ist eine Strömungsmittelbeschleunigungseinrichtung 7 so angeschlossen, daß sie die ausströmende Mischung vom Auslaß 3 aufnimmt und dieselbe genügend beschleunigt, damit der Dampf in der Mischung kondensiert wird. Im einzelnen wird die ausströmende Mischung kontinuierlich in der Strömungsmittelbeschleunigungseinrichtung 7 beschleunigt, um die Kondensation des Dampfs durch eine Umwandlung der latenten Wärmeenergie in kinetische Energie zu bewirken. Wie in der Figur dargestellt, umfaßt die Strömungsmitte!beschleunigungseinrichtung vorteilhafterweis e eine konvergierende Düse, die einen sehr schnell konvergierenden Abschnitt 8 hat, in dem die ausströmende Mischung schnell bis in die Nähe der Kondensationsbedingungen bzw. des Kondensationszustands beschleunigt wird. Die Düsenkontur geht dann in einen relativ langsam konvergierenden Abschnitt 9 über, in dem das Ausmaß der Beschleunigung der Mischung vermindert wird, während der Dampf kondensiert wird. Auf diese Weise wird der Dampf wirksam kondensiert, während das thermodynamische Ungleichgewicht minimalisiert wird, das mit der Anwendung hoher Geschwindigkeit in der Nähe der Taupunktbedingungen bzw. des Taupunktzustands eines Strömungsmittels verbunden ist, wodurch typischerweise der Taupunkt mit Bezug auf die Gleichgewichtsbedingungen bzw. den Gleichgewichtszustand herabgedrückt wird.A fluid accelerator 7 is like that connected that it receives the flowing mixture from outlet 3 and accelerates the same enough so that the steam is condensed in the mixture. Specifically, the mixture flowing out becomes continuous in the fluid accelerator 7 accelerates the condensation of the vapor by converting the latent To effect thermal energy in kinetic energy. As shown in the figure, the flow center includes accelerating means advantageously a converging nozzle which has a very rapidly converging section 8 has, in which the flowing mixture quickly up to the vicinity of the condensation conditions or the condensation state is accelerated. The nozzle contour then merges into a relatively slowly converging section 9, in which reduces the rate of acceleration of the mixture while the vapor is being condensed. In this way the steam is effectively condensed while minimizing the thermodynamic imbalance that with the application of high speed in the vicinity of the dew point conditions or the dew point state of a fluid is connected, whereby typically the dew point with reference to the equilibrium conditions or the state of equilibrium is depressed.
Beide Abschnitte, nämlich die Abschnitte 8 und 9, der konvergierenden Düse sind außerdem so konturiert, daß reibungsbezogene Energieverluste darin minimiert werden.Both sections, namely sections 8 and 9, of the converging Nozzles are also contoured to minimize frictional energy losses therein.
so daß die Kreislaufleistungsfähigkeit maximiert wird. Entsprechend sind die Düsenabschnitte in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß die Bildung von Scherkräften vermieden wird, die anderenfalls dahingehend wirken könnten, daß sie die Kondensattropfengröße vermindern. Auf diese Weise wird das Sammeln des Kondensats, das von der Tropfengröße abhängt, verbessert.so that circulatory efficiency is maximized. Accordingly, the nozzle sections are advantageously designed so that the formation of shear forces is avoided which might otherwise act to reduce the condensate droplet size. In this way is collecting the condensate by the droplet size depends, improved.
Zum Beschleunigen der ausströmenden Mischung auf eine für das Auftreten der Kondensation geeignete Geschwindigkeit muß der Düsenabschnitt 9 eine vorbestimmte minimale Querschnittsströmungsfläche für einen gegebenen Druckabfall an bzw. über der Düse aufweisen. Jedoch ist die notwendige Kondensationsgeschwindigkeit auch eine Funktion des zu kondensierenden Dampfs. Für den in Fig. 1 dargestellten· Anwendungsfall, in dem die ausströmende Mischung Luft und Wasserdampf enthält, beträgt die notwendige Kondensationsgeschwindigkeit wenigstens etwa o,5 Mach, und sie beträgt vorzugsweise zwischen wenigstens etwa o,65 Mach und etwa o,9 Mach. Entsprechend beträgt die minimale Düsenquerschnittsströmungsflache für einen solchen AnwendungsfallTo speed up the outflowing mixture to a for For condensation to occur, the nozzle section 9 must have a predetermined minimum cross-sectional flow area for a given pressure drop at or above the nozzle. However, it is necessary The rate of condensation is also a function of the vapor being condensed. For the application shown in Fig. 1, in which the outflowing mixture contains air and water vapor, the necessary condensation rate is at least about 0.5 Mach, and it is preferably between at least about 0.65 Mach and about 0.9 Mach. The minimum nozzle cross-sectional flow area is correspondingly for such an application
2 vorzugsweise zwischen etwa 0,32 cm (o,o5 Quadratzoll) und2 preferably between about 0.32 cm (0.05 square inches) and
2
etwa 3,2 cm (o,5 Quadratzoll). Innerhalb dieses Bereichs kann die Strömungsfläche zur Ermöglichung einer größeren
Strömungsrate erhöht oder zur Erzielung einer vollständigeren Kondensation des Dampfs vermindert werden.2
about 3.2 cm (0.5 square inches). Within this range, the flow area can be increased to allow a greater flow rate or decreased to allow more complete condensation of the steam.
Die Strömungsmittelbeschleunigungseinrichtung 7 ist an ihrem Auslaß mit einer Flüssigkeitsextraktionseinrichtung verbunden, in der kondensierter Dampf aus der ausströmenden Mischung entfernt wird. Die in Fig. 1 dargestellte Flüssigkeitsextraktionseinrichtung 1o ist eine Trägheitstrenneinrichtung, in der Zentrifugalkräfte zum Trennen des relativ schweren kondensierten Dampfs von der auaatrümundun Mischung angewandt werden, obwohl die Flüssigkeitsextrak-The fluid accelerator 7 is at its outlet with a liquid extractor connected, in which condensed vapor is removed from the effluent mixture. The one shown in FIG Liquid extraction device 1o is an inertial separation device, in the centrifugal forces to separate the relatively heavy condensed vapor from the auaatrümundun Mixture can be used, although the liquid extract
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tionseinrichtung 1o nicht auf eine solche Ausführungsform beschränkt ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 führt dementsprechend der Einlaß der Trägheitstrennvorrichtung zu einem gegabelten Abschnitt, in dem eine erste Leitung im wesentlichen gerade vorwärts zu einem ersten Auslaß 11 für extrahierte Flüssigkeit weitergeht. Eine zweite Leitung zweigt von der ersten in einer kontrollierten gekrümmten Weise ab und führt zu einem zweiten Auslaß 12 für den Rest der ausströmenden Mischung, die in die Einrichtung 1o strömt. Eine geeignete Abzugseinrichtung 13 ist am Auslaß 11 für die extrahierte Flüssigkeit vorgesehen, um den kondensierten Dampf aufzufangen und ihn aus dem System zu entfernen, ohne den Trägheitstrennvorgang durch einen großen Druckabfall zu unterbrechen.tion device 1o does not rely on such an embodiment is limited. In the embodiment of FIG. 1 leads accordingly the inlet of the inertial separator to a bifurcated section in which a first conduit is substantially continues straight forward to a first extracted liquid outlet 11. A second line branches off from the first in a controlled curved manner and leads to a second outlet 12 for the remainder the outflowing mixture that flows into the device 1o. A suitable trigger device 13 is at the outlet 11 for the extracted liquid is provided to collect the condensed vapor and remove it from the system without interrupt the inertial separation process by a large pressure drop.
Es ist vorteilhaft, wenn die Flüssigkeitsextraktionseinrichtung Io zu einer vollständigen Kondensatextraktion in der Lage ist, da jede Feuchtigkeit, die in der durch den Auslaß 12 abgesaugten Mischung enthalten ist, nachfolgend komprimiert werden muß, was zu einem unnötigen Arbeitsaufwand führt, ohne daß ein äquivalenter kompensierender Trocknungseffekt erzielt wird, wenn die Mischung zur Trocknungskammer 1 zurückgeführt wird. Jedoch erfordert die gesamte Extraktion des kondensierten Dampfs typischerweise zusätzliche Kompressorarbeit, die alle erzielten Vorteile aufwiegen kann. Obwohl eine vollständige Flüssigkeitsextraktion oft wünschenswert ist,istdiese infolgedessen für die Praxis der vorliegenden Erfindung nicht notwendig.It is advantageous if the liquid extraction device Io to a complete condensate extraction in the It is possible that any moisture contained in the mixture evacuated through outlet 12 is subsequently must be compressed, which leads to an unnecessary amount of work, without an equivalent compensating drying effect is achieved when the mixture is returned to the drying chamber 1. However, the entire requires Extraction of the condensed vapor typically adds additional compressor work, which outweighs any benefits achieved can. As a result, while complete liquid extraction is often desirable, it is for the Not necessary to practice the present invention.
Die erhaltene entfeuchtete ausströmende Mischung, die durch den zweiten Auslaß 12 der Flüssigkeitsextraktionseinrichtung 1o abgeführt worden ist, wird nach geeigneter Kompression als Trocknungsströmungsmittel zur Trocknungskammer 1 zurückgeführt. Demgemäß ist der Auslaß 12 in Strömungsmittelverbindung mit einer Kompressoreinrichtung 14. Wie dar-The resulting dehumidified effluent mixture passed through the second outlet 12 of the liquid extractor 1o has been discharged, is used as drying fluid for drying chamber 1 after suitable compression returned. Accordingly, the outlet 12 is in fluid communication with a compressor device 14. As shown
gestellt, weist die Kompressoreinrichtung 14 einen von einem Motor 16 angetriebenen Zentrifugalkompressor 15 auf, der einen Diffusoreinlaß und -auslaß 17 bzw. 18 hat. Die Kompressoreinrichtung 14 ist in geeigneter Weise so bemes-· sen, daß sie das durch den Auslaß 12 angesaugte Strömungsmittel erhitzt und dessen Druck auf den in der Trocknungskammer 1 vorhandenen bzw. benötigten Druck erhöht. Der Kompressorauslaß 18 ist in Strömungsverbindung mit dem Einlaß 2 der Trocknungskammer, so daß dadurch der Trocknungsströmungsmittelkreislaufprozeß vervollständigt wird.set, the compressor device 14 has a centrifugal compressor 15 driven by a motor 16, which has a diffuser inlet and outlet 17 and 18, respectively. The compressor device 14 is dimensioned in a suitable manner so- sen that they the sucked through the outlet 12 fluid heated and its pressure increased to the existing or required pressure in the drying chamber 1. The compressor outlet 18 is in flow communication with inlet 2 of the drying chamber, thereby enabling the drying fluid cycle process is completed.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Auslaß-Luftöffnung 19 in Strömungsverbindung mit dem Strömungsweg der ausströmenden Mischung zwischen dem Auslaß 3 der Trocknungskammer und dem Einlaß der Strömungsmittelbeschleunigungseinrichtung 7. vorgesehen. Eine Einrichtung 2o, wie beispielsweise eine Einlaß-Luftöffnung ist außerdem in Strömungsverbindung mit dem Einlaß 2 der Trocknungskammer zum Zuführen von Zusatz- bzw. Frischtrocknungsströmungsmittel in dieselbe vorgesehen. Zusätzlich kann eine Heizeinrichtung 21, wie beispielsweise der in Fig. 1 dargestellte Widerstandsheizer, vorteilhafterweise in thermischem Kontakt mit dem Trocknungsströmungsmittel vorgesehen sein, das vom Auslaß der Kompressoreinrichtung 14 zum Einlaß 2 der Trocknungskammer strömt.In a preferred embodiment of the present invention, an outlet air port 19 is in fluid communication with the flow path of the outflowing mixture between the outlet 3 of the drying chamber and the inlet the fluid accelerator 7 provided. A device 20, such as an inlet air port, is also in fluid communication with the inlet 2 of the drying chamber for supplying additive or fresh drying fluid provided in the same. In addition, a heating device 21, such as the Resistance heater shown in Figure 1, advantageously in thermal contact with the drying fluid be provided which flows from the outlet of the compressor device 14 to the inlet 2 of the drying chamber.
Im Betrieb tritt erhitztes Trocknungsstromungsmittel, wie beispielsweise Luft, durch den Einlaß 2 in die Trocknungskammer 1 ein und wird hier in Kontakt mit zu trocknenden Gegenständen, wie z. B. Kleidungsstücken 5, gebracht. Durch diesen Vorgang wird den Kleidungsstücken genügend Wärme zugeführt, um die Verdampfung von wenigstens einem Teil der darin enthaltenen Flüssigkeit zu bewirken. Der erhaltene Dampf wird mit dem Trocknungsstromungsmittel gemischt und als ausströmende Mischung durch den Auslaß 3 der Trock-In operation, there is heated drying fluid such as for example air, through the inlet 2 into the drying chamber 1 and is here in contact with to be dried Objects such as B. garments 5 brought. This process gives the garments enough warmth supplied to cause evaporation of at least a portion of the liquid contained therein. The received Steam is mixed with the drying flow medium and as an outflowing mixture through outlet 3 of the drying
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nungskammer abgesaugt.suction chamber sucked off.
Die ausströmende Mischung wird durch die Strömungsmittelbeschleunigungseinrichtung 7 in geeigneter Weise derart beschleunigt, daß genügend Wärmeenergie in kinetische Energie umgewandelt wird, damit die Kondensation von wenigstens einem Teil der in der ausströmenden Mischung enthaltenen verdampften Flüssigkeit bewirkt wird. Vorzugsweise wird alle verdampfte Flüssigkeit in diesem ßeschleunigungsVorgang kondensiert.The outflowing mixture is accelerated by the fluid accelerator 7 accelerated in a suitable manner in such a way that enough thermal energy is converted into kinetic energy is converted so that the condensation of at least a part of that contained in the effluent mixture evaporated Liquid is effected. Preferably, all of the vaporized liquid is accelerated in this process condensed.
Die erhaltene ausströmende Mischung, die das Trocknungsströmungsmittel enthält, das durch den Einlaß 2 in die Trocknungskammer eingeführt worden ist, und der in der Strömungsmittelbeschleunigungseinrichtung 7 kondensierte Dampf werden der Flüssigkeitsextraktionseinrichtung 1o zugeführt. In der Einrichtung 1o wird kondensierter Dampf von .der erhaltenen Mischung extrahiert, beispielsweise durch Zentrifugalkraft. Die extrahierte Flüssigkeit wird in dem Abzug 13 gesammelt und aus dem Prozeß abgeführt.The resulting effluent mixture containing the drying fluid which has been introduced through the inlet 2 into the drying chamber, and that in the Fluid accelerator 7 condensed vapors are supplied to the liquid extractor 1o. In the device 1o condensed steam is extracted from the resulting mixture, for example by Centrifugal force. The extracted liquid is in the Deduction 13 collected and discharged from the process.
Die erhaltene entfeuchtete ausströmende Mischung wird der Kompressoreinrichtung 14 durch den Auslaß 12 zugeführt. Das in die Kompressoreinrichtung 14 eintretende Strömungsmittel ist vorzugsweise frei von verdampfter Flüssigkeit und von Kondensat. Jedoch kann es einige dieser Bestandteile enthalten, was von den Überlegungen abhängt, die der Auslegung der Anlage zugrunde gelegen haben, wie oben angedeutet. Die Kompressoreinrichtung 14 erzeugt ein genügendes Vakuum am Einlaß 17, derart, daß dieses ein Strömen des Strömungsmittels von der Trocknungskammer 1 durch die Strömungsmittelbeschleunigungseinrichtung 7 und in die Kompressoreinrichtung 14 bewirkt. Das in die Kompressoreinrichtung 14 eintretende Strömungsmittel wird in dieser erhitzt und zur Rückführung des Strömungsmittels zur Trocknungskammer 1 ge-The dehumidified effluent mixture obtained is fed to the compressor device 14 through the outlet 12. That Fluid entering the compressor device 14 is preferably free of vaporized liquid and of Condensate. However, it may contain some of these components depending on design considerations underlying the system, as indicated above. The compressor device 14 generates a sufficient vacuum at inlet 17 such that this allows the fluid to flow from the drying chamber 1 through the fluid accelerator 7 and effected in the compressor device 14. The in the compressor device 14 incoming fluid is heated in this and used to return the fluid to the drying chamber 1
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nügend unter Druck gesetzt.pressurized enough.
Obwohl während des Kompressionsvorgangs in der Einrichtung 14 typischerweise genügend Wärme zugefügt bzw. zugeführt wird, kann dem Trocknungsströmungsmittel durch den Betrieb der zusätzlichen Heizeinrichtung 21 zusätzliche Wärme zugeführt werden. Typischerweise wird diese Einrichtung wahlweise dazu angewandt, die Trocknungsgeschwindigkeit innerhalb der Kammer 1 zu erhöhen oder das schnelle Erreichen der Gleichgewichtsbedingungen während des anfänglichen Betriebs des Systems zu unterstützen.Although sufficient heat is typically added or supplied in the device 14 during the compression process additional heat can be added to the drying fluid through the operation of the additional heater 21 will. Typically, this device is optionally used to reduce the drying rate within of chamber 1 or the rapid achievement of equilibrium conditions during initial operation of the system.
In ähnlicher Weise sind die Luftöffnungen 19 und 2oThe air openings 19 and 2o are similar
vorgesehen, damit eine zusatzliphe Temperaturkontrolle bzw. -steuerung des Trocknungsströmungsmittels ermöglicht wird. Auf diese Weise kann feuchte ausströmende Mischung durch die Auslaß-Luftöffnung 19 abgezogen werden, bevor daran irgendeine Arbeit geleistet wird. Relativ kühles entfeuchtetes Zusatz- bzw. Frischtrocknungsströmungsmittel, wie beispielsweise Luft, wird dann durch die Einlaß-Luftöffnung 2o zugeführt, um eine Abnahme der Temperatur des Trocknungsströmungsmittels, das in die Trocknungskammer 1 eintritt, zu bewirken.provided so that an additional lip temperature control or control of the drying fluid is enabled. In this way, the moist mixture flowing out can pass through the outlet air opening 19 can be withdrawn before doing so any work is being done. Relatively cool dehumidified make-up or freshening fluid, such as for example air, is then supplied through the inlet air port 2o to allow a decrease in the temperature of the drying fluid, that enters the drying chamber 1 to effect.
Als Beispiel sei angegeben, daß in einer exemplarischen Ausführungsform einer Trocknungseinrichtung für Kleidungsstücke die Trocknungskammer 1 auf atmosphärischem Druck gehalten wird, während die maximale Temperatur der Kleidungsstücke auf 62 0C (144°F) begrenzt wird. Das System ist für eine Trocknungsgeschwindigkeit ausgelegt, aufgrund deren es geeignet ist, 54,4 g (o,12 pounds) Wasser pro Minute zu extrahieren. Bei diesem Beispiel wird davon ausgegangen, daß 1o % des Trocknungsströmungsmittels kontinuierlich entlüftet und während des Prozesses nachfolgend ersetzt werden. Die StrömungsmittelbeschleunigungseinrichtungAs an example, that the drying chamber 1 is maintained at atmospheric pressure, in an exemplary embodiment of a drying device for garments, while the maximum temperature of the garments at 62 0 C (144 ° F) is limited is provided. The system is designed for a drying rate capable of extracting 0.12 pounds of water per minute. This example assumes that 10% of the drying fluid is continuously vented and subsequently replaced during the process. The fluid accelerator
7 ist eine konvergierende Düse, die eine minimale Quer-7 is a converging nozzle that has minimal transverse
2
schnittsströmungsfläche von 2 cm (o/315 Quadratzoll)
hat und dahingehend wirksam ist, daß sie die ausströmende Strömungsmittelmischung, welche in die Düse eintritt, auf
eine Mach-Zahl von ungefähr o,86 beschleunigt. Mittlere
Wirkungsgrade für die Kompressoreinrichtung 14 (o,6) und
für die Strömungsmittelextraktionseinrichtung 1o (o,75)
werden zusammen mit typischen parasitären Verlusten und einer erforderlichen Leistung von 4oo W zugrunde gelegt.2
has an sectional flow area of 2 cm (o / 315 square inches) and is effective to accelerate the effluent fluid mixture entering the nozzle to a Mach number of approximately 0.86. Average efficiencies for the compressor device 14 (o, 6) and for the fluid extraction device 10 (o, 75) are taken as a basis, together with typical parasitic losses and a required power of 400 W.
Infolgedessen erfordert eine in dieser Weise ausgelegte Trocknungseinrichtung für Kleidungsstücke nach der vorliegenden Erfindung eine Energie von ungefähr 4o39 kJoule (383o BTU), um eine Ladung von 3,2 kg (7 pounds) von Kleidungsstücken von ungefähr 7o % Flüssigkeitsrückstand auf ungefähr 4 % zu trocknen. Im Gegensatz hierzu erfordert eine konventionelle Trocknungseinrichtung für Kleidungsstücke typischerweise ungefähr 7276 kJoule (69oo BTU) zur Durchführung einer äquivalenten Trocknungsfunktion bzw. eines äquivalenten Trocknungsvorgangs.As a result, what is required is a garment drying apparatus according to the present invention designed in this way Invention uses approximately 4039 kJoules (3830 BTU) of energy to produce a 3.2 kg (7 pound) load of clothing to dry from about 70% residual liquid to about 4%. In contrast, requires a conventional garment drying equipment typically produces approximately 7276 kJoules (69oo BTU) Carrying out an equivalent drying function or an equivalent drying process.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern sie läßt sich im Rahmen des Gegenstandes der Erfindung und des allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfältiger Weise mit Erfolg abwandeln.Of course, the invention is not restricted to the exemplary embodiments described and illustrated, but it can be within the scope of the subject matter of the invention and the general inventive concept in change with success in a variety of ways.
Claims (16)
Quadratzoll) und etwa 3,2 cm (o,5 Quadratzoll) liegt.2
Square inches) and about 3.2 cm (0.5 square inches).
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |